在嵌入式系統開發中,目前使用的主要編程語言是C和匯編,C++已經有相應的編譯器,但是現在使用還是比較少的。在稍大規模的嵌入式軟件中,例如含有OS,大部分的代碼都是用C編寫的,主要是因為C語言的結構比較好,便於人的理解,而且有大量的支持庫。盡管如此,很多地方還是要用到匯編語言,例如開機時硬件系統的初始化,包括CPU狀態的設定,中斷的使能,主頻的設定,以及RAM的控制參數及初始化,一些中斷處理方面也可能涉及匯編。另外一個使用匯編的地方就是一些對性能非常敏感的代碼塊,這是不能依靠C編譯器的生成代碼,而要手工編寫匯編,達到優化的目的。而且,匯編語言是和CPU的指令集緊密相連的,作為涉及底層的嵌入式系統開發,熟練對應匯編語言的使用也是必須的。 單純的C或者匯編編程請參考相關的書籍或者手冊,這里主要討論C和匯編的混合編程,包括相互之間的函數調用。下面分四種情況來進行討論,暫不涉及C++。
1. 在C語言中內嵌匯編
在C中內嵌的匯編指令包含大部分的ARM和Thumb指令,不過其使用與匯編文件中的指令有些不同,存在一些限制,主要有下面幾個方面:
a. 不能直接向PC寄存器賦值,程序跳轉要使用B或者BL指令
b. 在使用物理寄存器時,不要使用過於復雜的C表達式,避免物理寄存器沖突
c. R12和R13可能被編譯器用來存放中間編譯結果,計算表達式值時可能將R0到R3、R12及R14用於子程序調用,因此要避免直接使用這些物理寄存器
d. 一般不要直接指定物理寄存器,而讓編譯器進行分配 內嵌匯編使用的標記是 __asm或者asm關鍵字,
用法如下: __asm { instruction [; instruction] … [instruction] } asm(“instruction [; instruction]”);
下面通過一個例子來說明如何在C中內嵌匯編語言,
#include void my_strcpy(const char *src, char *dest)
{
char ch;
__asm { loop: ldrb ch, [src], #1 strb ch, [dest], #1 cmp ch, #0 bne loop } }
int main()
{
char *a = "forget it and move on!";
char b[64];
my_strcpy(a, b);
printf("original: %s", a);
printf("copyed: %s", b);
return 0;
} 在這里C和匯編之間的值傳遞是用C的指針來實現的,因為指針對應的是地址,所以匯編中也可以訪問。
2. 在匯編中使用C定義的全局變量
內嵌匯編不用單獨編輯匯編語言文件,比較簡潔,但是有諸多限制,當匯編的代碼較多時一般放在單獨的匯編文件中。這時就需要在匯編和C之間進行一些數據的傳遞,最簡便的辦法就是使用全局變量。
/* cfile.c * 定義全局變量,並作為主調程序 */
#include
int gVar_1 = 12;
extern asmDouble(void);
int main()
{
printf("original value of gVar_1 is: %d",
gVar_1);
asmDouble();
printf(" modified value of gVar_1 is: %d", gVar_1);
return 0;
}
對應的匯編語言文件 ;
called by main(in C),
to double an integer,
a global var defined in C is used.
AREA asmfile,
CODE,
READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVar_1 asmDouble ldr r0,
=gVar_1 ldr r1,
[r0] mov r2, #2
mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END
/* cfile.c * 定義全局變量,並作為主調程序 */
#include
int gVar_1 = 12;
extern asmDouble(void);
int main()
{
printf("original value of gVar_1 is: %d",
gVar_1);
asmDouble();
printf(" modified value of gVar_1 is: %d", gVar_1);
return 0;
}
對應的匯編語言文件 ;
called by main(in C),
to double an integer,
a global var defined in C is used.
AREA asmfile,
CODE,
READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVar_1 asmDouble ldr r0,
=gVar_1 ldr r1,
[r0] mov r2, #2
mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END
3. 在C中調用匯編的函數
在C中調用匯編文件中的函數,要做的主要工作有兩個,
一是在C中聲明函數原型,並加extern關鍵字;
二是在匯編中用EXPORT導出函數名,並用該函數名作為匯編代碼段的標識,最后用mov pc, lr返回。然后,就可以在C中使用該函數了。從C的角度,並不知道該函數的實現是用C還是匯編。更深的原因是因為C的函數名起到表明函數代碼起始地址的左右,這個和匯編的label是一致的。
/* cfile.c * in C,call an asm function, asm_strcpy * Sep 9, 2004 */
#include
extern void asm_strcpy(const char *src, char *dest);
int main() { const char *s = "seasons in the sun"; char d[32]; asm_strcpy(s, d); printf("source: %s", s); printf(" destination: %s",d); return 0; } ;asm function implementation AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asm_strcpy asm_strcpy loop ldrb r4, [r0], #1 ;address increment after read cmp r4, #0 beq over strb r4, [r1], #1 b loop over mov pc, lr END 在這里,C和匯編之間的參數傳遞是通過ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard)的規定來進行的。簡單的說就是如果函數有不多於四個參數,對應的用R0-R3來進行傳遞,多於4個時借助棧,函數的返回值通過R0來返回。
4. 在匯編中調用C的函數,
需要在匯編中IMPORT 對應的C函數名,然后將C的代碼放在一個獨立的C文件中進行編譯,剩下的工作由連接器來處理。 ;the details of parameters transfer comes from ATPCS ;if there are more than 4 args, stack will be used EXPORT asmfile AREA asmfile, CODE, READONLY IMPORT cFun ENTRY mov r0, #11 mov r1, #22 mov r2, #33 BL cFun END /*C file, called by asmfile */ int cFun(int a, int b, int c) { return a + b + c; } 在匯編中調用C的函數,參數的傳遞也是通過ATPCS來實現的。需要指出的是當函數的參數個數大於4時,要借助stack,具體見ATPCS規范。 小結 以上通過幾個簡單的例子演示了嵌入式開發中常用的C和匯編混合編程的一些方法和基本的思路,其實最核心的問題就是如何在C和匯編之間傳值,剩下的問題就是各自用自己的方式來進行處理。以上只是拋磚引玉,更詳細和復雜的使用方法要結合實際應用並參考相關的資料。 說明 以上代碼在ADS 1.2的工程中編譯,並在對應的AXD中軟件仿真通過。
以上內容轉自https://blog.csdn.net/uruita/article/details/7496929,便於自己日后復習。